[发明专利]一种碳氢化合物、其制备方法及其用途

说明书

本发明公开了一种碳氢化合物，其化学名称为：四环[5·3·2·0^3,5]十二烷，其结构式为：本发明还公开了所述碳氢化合物的制备方法及其作为碳氢燃料的用途，所述碳氢燃料作为航空航天燃料/推进剂或导弹、鱼雷等武器燃料的组分，提高燃料/推进剂的密度、热值、比冲等性质。本发明的碳氢化合物具有高密度、高体积热值、低冰点等优异性能，为新一代碳氢燃料的合成提供了新的方向，为后续新型燃料的设计提供思路和指导。

技术领域

本发明属于碳氢燃料领域，具体涉及一种碳氢化合物用作燃料的用途。

背景技术

高密度燃料是为提高航空航天飞行器性能(航程、载荷、速度)而人工合成的燃料。高密度燃料具有高密度和高体积热值等优点，具有重要的应用价值。高密度燃料分子的性质与其结构密切相关，如环丙烷类、多环类、高张力笼状类、烷基取代类等分子具有不同的性质，甚至同分异构体的性质也会有很大差异。很多研究也陆续设计、合成了一些新型燃料，如中国专利201810008691.8公开了一种四元环燃料分子的性质及其合成方法，这种四环类燃料密度在0.88-0.95g/cm³，冰点不高于-40℃，质量热值不低于42.5MJ/kg；中国专利201810259019.6公开了一种金刚烷烃类燃料，其中的烷基金刚烷的质量含量大于85％，密度为0.98g/cm³，冰点低于-75℃。但是，现有的高密度燃料，性能还不够理想，仍有进一步提高的余地。

此外，随着发动机和飞行器技术的不断发展，对新型碳氢燃料会不断提出新的要求，需要不断设计新的燃料分子结构以满足发动机和飞行器的新需求。但是目前性能优异的新型高能量密度燃料分子的设计依然进展缓慢，近年来设计出来的新型碳氢燃料分子并不多见。设计更多新型结构的高密度碳氢燃料分子可以有效满足新型导弹、飞行器等的航空航天需求，具有重要的战略意义。

为了解决上述问题，提出本发明。

发明内容

本发明第一方面提供一种碳氢化合物，所述碳氢化合物名称为：四环[5·3·2·0^3,5]十二烷，所述碳氢化合物的化学结构式为：

优选地，所述四环[5·3·2·0^3,5]十二烷的冰点是-20℃，密度是1.1g/cm³，质量热值是42.5MJ/kg。

本发明第二方面提供一种本发明第一方面所述的碳氢化合物的制备方法，其包括以下步骤：

(1)称取50-100ml 1-环戊烯-1,2-二羧酸酐置于烧瓶中，加入0.5-1gAlCl₃催化剂，通入1,3-丁二烯气体，搅拌进行反应，分离得到1H,3H-3a,7a-丙基苯并呋喃-1,3-二酮,4,7-二氢-(9CI)；

(2)将步骤(1)中得到的1H,3H-3a,7a-丙基苯并呋喃-1,3-二酮,4,7-二氢-(9CI)加入10-20ml异丙醇中，采用钯-铜双金属负载在氧化铝干凝胶作为催化剂，通氢气，进行反应，反应温度190-200℃，压力7MPa，得到1H,3H-3a,7a-丙基苯并呋喃-1-酮,4,7-二氢-(9CI)，继续通入氢气，得到2,3,4,7-四氢-1H-茚-3a,7a-二甲醇；

(3)将步骤(2)中得到的2,3,4,7-四氢-1H-茚-3a,7a-二甲醇进行脱水处理，加入浓的氢碘酸或碘化试剂，进行取代反应，得到3a,7a-双(碘甲基)-2,3,3a,4,7,7a-六氢-1H-茚；

(4)将步骤(3)中的得到的3a,7a-双(碘甲基)-2,3,3a,4,7,7a-六氢-1H-茚加入正丁基锂中进行置换，得到三环[4·3·2]十一-3-烯；